Mad2

Mad2 (mitótico arrest deficient 2) es una proteína esencial del punto de control del huso . El sistema del punto de control del huso es un sistema regulador que restringe la progresión a través de la transición de metafase a anafase . El gen Mad2 se identificó por primera vez en la levadura S. cerevisiae en un cribado de genes que, al mutar, conferirían sensibilidad a los venenos de microtúbulos . ^{[ 1 ]} Los ortólogos humanos de Mad2 ( MAD2L1 y MAD2L2 ) se clonaron por primera vez en una búsqueda de cDNA humanos que rescatarían la sensibilidad a los venenos de microtúbulos de una cepa de levadura en la que faltaba una proteína de unión al cinetocoro . ^{[ 2 ]} Se demostró que la proteína estaba presente en los cinetocoros no unidos y los estudios de inhibición de anticuerpos demostraron que era esencial para ejecutar un bloqueo en la transición de metafase a anafase en respuesta al veneno de microtúbulos nocodazol . ^{[ 2 ]} La clonación posterior del ortólogo de Xenopus laevis , facilitada por el intercambio de la secuencia humana, permitió la caracterización del punto de control mitótico en extractos de óvulos. ^{[ 3 ]}

La transición de la metafase a la anafase se caracteriza por la separación de las cromátidas hermanas . El mecanismo de vigilancia del ciclo celular que impide la separación de las cromátidas hermanas y la transición a la anafase se denomina punto de control del huso. Como medida de protección contra errores en la segregación cromosómica, el punto de control del ensamblaje del huso (SAC) retrasa la anafase hasta que todos los pares de cromátidas hermanas se hayan unido bipolarmente.

Una vez que los microtúbulos se unen a los cinetocoros, los cromosomas se alinean en la placa metafásica y se logra la biorientación adecuada, se eliminan los mecanismos de detención del SAC. La entrada en la anafase está mediada por la activación de APCCdc20. APCCdc20 es una ubiquitina-proteína ligasa que marca la proteína securina para su degradación. La degradación de la securina libera y activa a su proteasa asociada, la separasa. La separasa unida a la securina permanece inhibida; sin embargo, cuando se libera la inhibición, la separasa activada escinde el complejo de cohesina que une las cromátidas hermanas. ^{[ 5 ]}

Sin Cdc20, el complejo promotor de la anafase (APC) no puede activarse y la anafase no se desencadena. Se ha demostrado que Mad2 inhibe la actividad del APC mediante interacción física directa ^{[ 6 ]} en un complejo ternario con Cdc20. ^{[ 7 ]} Los cinetocoros que permanecen sin unirse a los microtúbulos catalizan el secuestro de Cdc20 por Mad2. De hecho, cuando las células de mamíferos en metafase se tratan con el agente despolimerizador del huso nocodazol, las proteínas Mad2 se localizan en los cinetocoros de todos los pares de cromátidas hermanas. ^{[ 5 ]}

Mad2 es capaz de formar multímeros y adopta al menos dos conformaciones estructurales . La Mad2 abierta se diferencia de la Mad2 cerrada en la posición del segmento C-terminal de 50 residuos . Este “cinturón de seguridad” se mantiene firmemente sujeto al lado derecho de la proteína en la conformación abierta. Al aflojarse, el cinturón de seguridad puede reposicionarse alrededor de un ligando. En la conformación cerrada, el cinturón de seguridad envuelve al ligando unido e interactúa con una región diferente de Mad2. Los ligandos de Mad2 incluyen Cdc20 o Mad1. Mad1 y Cdc20 se unen a Mad2 de forma idéntica. Mad2 utiliza el mismo sitio para unirse a Mad1 o Cdc20 y, por lo tanto, solo puede unirse a una de las dos proteínas a la vez. ^{[ 5 ]}

Dado que los cinetocoros no unidos establecen y mantienen el SAC, Mad2 se recluta para evitar que estas cromátidas hermanas desalineadas se separen. Cuando se activa el proceso de punto de control/frenado, Mad2 se une a Mad1 para formar complejos Closed-Mad2-Mad1. Teniendo en cuenta que Mad1:Mad2 es un complejo estable y que Cdc20 y Mad1 se unen a Mad2 en el mismo sitio de unión, es muy improbable que Closed Mad2 libere a Mad1 para unirse a Cdc20.

Un modelo que explica que Mad2 adopte una conformación capaz de unirse a Cdc20 se basa en la formación previa del complejo central Mad1-Mad2. En este modelo, la proteína Open Mad2 externa se recluta a la plantilla Mad1:Mad2. Se cree que esta interacción Mad1:Mad2 posibilita un cambio conformacional que permite que la proteína Open Mad2 unida periféricamente interactúe con Cdc20. Posteriormente, Cdc20:Mad2 se disocia y Mad1:Mad2 puede unirse nuevamente a una proteína Mad2 citosólica libre. ^{[ 8 ]}

Se especula que, una vez formados, los complejos Cdc20:Mad2 pueden amplificar la señal de espera de la anafase al estimular una mayor conversión de Mad2 abierto citosólico y Cdc20 libre en más complejos Cdc20:Mad2 cerrado. Esta propagación difusible de la señal desde los complejos del cinetocoro podría explicar cómo la vacancia de un solo sitio diminuto del cinetocoro puede detener por completo la transición de metafase a anafase. ^{[ 9 ]}

Aún queda mucho por explicar sobre la señalización del punto de control del huso y la contribución de otras proteínas de ensamblaje del punto de control del huso, como Bub1 , BubR1 y Bub3 . BubR1 y Bub3 también pueden formar complejos con Cdc20, pero aún no se ha determinado si estas proteínas facilitan la unión de Cdc20 a Open Mad2. ^{[ 9 ]}

Tampoco está claro cómo p31comet antagoniza el punto de control y promueve la disociación de Mad2-Cdc20. De Antoni et al., junto con la “plantilla Mad2”, sugieren que p31comet compite con Mad2 abierto por la unión a Mad2 cerrado:Mad1. Se están realizando pruebas para dilucidar cómo p31comet puede silenciar el punto de control del huso. ^{[ 10 ]}